Toshiba startet Sampling eines integrierten Motorsteuergeräts für Automotive

Elektrifizierte Fahrzeugsysteme setzen zunehmend auf kompakte und effiziente Motorsteuerungsarchitekturen zur Regelung von Pumpen, Lüftern und Nebenaggregaten. In diesem Zusammenhang hat Toshiba Electronics Europe GmbH mit dem technischen Sampling des TB9M030FG begonnen, einem SmartMCD-Baustein, der Mikrocontroller und Gate-Treiber für die Steuerung dreiphasiger BLDC-Motoren integriert.

Integration zielt auf ECU-Konsolidierung und Platzeinsparung
Der TB9M030FG adressiert die steigende Anforderung, die Komplexität elektronischer Steuergeräte (ECUs) sowie den Platzbedarf auf Leiterplatten in Fahrzeugsystemen zu reduzieren. Durch die Kombination eines 32-Bit-Mikrocontrollers, einer Gate-Treiber-Schaltung, eines LIN-Transceivers und einer Stromversorgung in einem einzigen Gehäuse wird die Bauteilanzahl reduziert und das Systemdesign vereinfacht.

Die Komponente ist nach AEC-Q100 qualifiziert und in einem kompakten 9 mm × 9 mm QFP48-Gehäuse untergebracht. Damit eignet sie sich für platzkritische Automotive-Anwendungen wie elektrische Wasserpumpen, Ölpumpen, Kühllüfter und HVAC-Gebläse.

Eingebettete Verarbeitung und Motoransteuerung
Im Kern integriert das Bauteil einen auf Arm^® Cortex^®-M0 basierenden Mikrocontroller mit 64 KB Flash, 12 KB ROM und 4 KB RAM. Der integrierte Gate-Treiber steuert externe N-Kanal-Leistungs-MOSFETs zum Betrieb dreiphasiger BLDC-Motoren.

Die integrierte LIN-Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation innerhalb von Fahrzeugnetzwerken, während die integrierte Stromversorgung den direkten Betrieb an Fahrzeugbatterien unterstützt. Diese Architektur eignet sich für verteilte Steuerknoten innerhalb eines umfassenderen automotive data ecosystem.

Sensorlose FOC für den Niedrigdrehzahlbereich
Das Bauteil ist für sensorlose feldorientierte Regelung (FOC) ausgelegt, insbesondere für den Betrieb bei niedrigen Drehzahlen, bei denen die Rotorpositionsbestimmung typischerweise schwierig ist. Eine präzise Regelung beim Anlauf und bei niedrigen Drehzahlen ist entscheidend für Anwendungen mit stabiler Drehmomentabgabe und reduziertem Geräuschverhalten.

Toshiba integriert einen Vector-Engine-Koprozessor zur Beschleunigung der FOC-Berechnungen. Dies ermöglicht kürzere Regelzyklen bei gleichzeitig geringerer CPU-Belastung und reduziertem Softwareaufwand, wodurch Motorsteueralgorithmen effizienter ausgeführt werden können.

Alternative Methode zur Rotorpositionsbestimmung
Der TB9M030FG unterstützt sensorlose Vektorregelung unter Nutzung magnetischer Anisotropie (Ld ≠ Lq) in permanentmagneterregten Synchronmotoren, einschließlich dreiphasiger BLDC-Konfigurationen. Diese Methode erzeugt Reluktanzmoment auf Basis unterschiedlicher magnetischer Eigenschaften im Rotor.

Im Gegensatz zu Hochfrequenz-Injektionsverfahren, bei denen zusätzliche Signale zur Positionsbestimmung überlagert werden, vermeidet dieser Ansatz harmonische Einspeisung. Dadurch werden Geräusche reduziert und ein leiserer Motorbetrieb ermöglicht, was die Leistung in geräuschsensiblen Anwendungen verbessert.

Erweiterung integrierter Motorsteuerplattformen
Die Einführung des TB9M030FG spiegelt den Trend in der Automobilelektronik hin zu höherer Integration und geringerer Systemkomplexität wider. Durch die Zusammenführung von Steuerungs-, Kommunikations- und Energieversorgungsfunktionen unterstützen solche Bausteine skalierbare Designansätze über verschiedene Fahrzeugsysteme hinweg.

Das SmartMCD-Portfolio von Toshiba soll weiter ausgebaut werden, mit zusätzlichen integrierten Lösungen zur Reduzierung der Bauteilanzahl und zur Unterstützung kompakterer Automotive-Systemarchitekturen.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

www.toshiba.com